美國對“芯片之母”下手！EDA軟件如何影響整個半導(dǎo)體行業(yè)？

每經(jīng)編輯 王月龍 蓋源源    

據(jù)財聯(lián)社報道，美國商務(wù)部周五發(fā)布一項臨時最終規(guī)定，對設(shè)計GAAFET（全柵場效應(yīng)晶體管）結(jié)構(gòu)集成電路所必須的ECAD軟件；金剛石和氧化鎵為代表的超寬禁帶半導(dǎo)體材料；燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)使用的壓力增益燃燒(PGC)等四項技術(shù)實施新的出口管制。

據(jù)悉，GAAFET晶體管技術(shù)是相對于FinFET晶體管更先進(jìn)的技術(shù)，F(xiàn)inFET技術(shù)最多能做到3nm，而GAAFET可以實現(xiàn)2nm。氧化鎵(Ga2O3）、金剛石則是被普遍關(guān)注的第四代半導(dǎo)體材料。

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EDA軟件限制的影響力有多大？強(qiáng)如三星，其6月剛剛突破的3nm GAA架構(gòu)制程技術(shù)，也是在ANSYS、Synopsys、Cadence等EDA軟件的全力協(xié)助下完成的。沒有EDA軟件的配合，突破架構(gòu)、制程限制難度更大。

美國對EDA工具等四項技術(shù)實行新出口管制

據(jù)財聯(lián)社報道，當(dāng)?shù)貢r間周五，美國商務(wù)部工業(yè)與安全局（BIS）在聯(lián)邦公報上披露了一項出口限制加碼的臨時最終決定，涉及先進(jìn)半導(dǎo)體、渦輪發(fā)動機(jī)等領(lǐng)域。

來源：聯(lián)邦公報

根據(jù)公報， 美國工業(yè)與安全局決定對《商務(wù)部管制清單》（CCL）和《出口管理條例》（EAR）同步實施修訂，對四項技術(shù)實施管制。

美國商務(wù)部主管工業(yè)與安全的副部長Alan Estevez介紹稱，使半導(dǎo)體和發(fā)動機(jī)等技術(shù)能夠更快、更高效、更長時間，以及在更惡劣條件下運行的科技進(jìn)步，可能會在商業(yè)和軍事環(huán)境中“改變游戲規(guī)則”。

據(jù)悉，此次被升級出口管制的技術(shù)包括：

寬禁帶半導(dǎo)體材料氧化鎵（Ga2O3）和金剛石： 氮化鎵和碳化硅是生產(chǎn)復(fù)雜的微波、毫米波設(shè)備，或大功率半導(dǎo)體器件的主要材料。而氧化鎵和金剛石有潛力能制造出更加復(fù)雜的設(shè)備，同時能耐受更高的電壓或溫度。

開發(fā)GAAFET（全柵場效應(yīng)晶體管）結(jié)構(gòu)集成電路的EDA軟件： 電子計算機(jī)輔助軟件（EDA/ECAD）， 用于設(shè)計、分析、優(yōu)化和驗證集成電路或印刷電路板的性能。 作為FinFET的繼任者，GAAFET（全柵場效應(yīng)晶體管）被視為量產(chǎn)3nm及以下工藝制程的關(guān)鍵技術(shù)。BIS也在征求公眾意見，以決定哪些ECAD的具體功能特別適用于設(shè)計GAAFET電路，以確保美國政府能夠有效實施這項管制。

壓力增益燃燒技術(shù)（PGC）： 這項技術(shù)有潛力能提高燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10%以上效率，潛在影響航空航天、火箭和超高音速導(dǎo)彈系統(tǒng)。 PGC技術(shù)利用多種物理現(xiàn)象，包括共振脈沖燃燒、定容燃燒和爆震，導(dǎo)致穿過燃燒器的有效壓力上升，而消耗的燃燒量相同。BIS目前無法確認(rèn)任何正在生產(chǎn)中的引擎使用了這項技術(shù)，但目前已經(jīng)有大量研究指向潛在生產(chǎn)。

“芯片之母”EDA有多重要？

據(jù)天風(fēng)國際研報，EDA即Electronic Design Automation（電子設(shè)計自動化)，被譽為“芯片之母”。

如果把芯片制造比作建造一座大廈的話，IC設(shè)計就是大廈的設(shè)計圖紙，EDA軟件就是這張圖紙的設(shè)計工具， 只不過EDA軟件比建筑設(shè)計軟件的復(fù)雜度要高出N個數(shù)量級。

利用EDA工具，電子設(shè)計師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設(shè)計電子系統(tǒng)，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計、性能分析到設(shè)計出IC版圖或PCB版圖的整個過程，在計算機(jī)上自動處理完成。并且是貫穿整個集成電路產(chǎn)業(yè)鏈的戰(zhàn)略基礎(chǔ)支柱之一。 EDA技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于電子、通信、航空航天、機(jī)械等多個領(lǐng)域。

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所以總的來說，EDA是集成電路產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域內(nèi) “小而精”的環(huán)節(jié)，產(chǎn)值較小但又極其重要。據(jù)賽迪智庫數(shù)據(jù)顯示：2018-2020年全球EDA市場規(guī)模由62.2億美元增長至72.3億美元，年復(fù)合增長率達(dá)到7.81%。 相對于幾千億美金的集成電路產(chǎn)業(yè)來說不值一提，但如果缺少了這個產(chǎn)品，全球所有的芯片設(shè)計公司都得停擺。

第一梯隊：當(dāng)下EDA行業(yè)市場集中度較高，被國際三大EDA巨頭所壟斷近八成：Synopsys(新思科技)、Cadence(鏗騰電子)、Mentor Graphics(明導(dǎo)國際)(2016年被德國西門子收購)。

EDA三巨頭掌握著絕對的主導(dǎo)權(quán)，旗下產(chǎn)品在國內(nèi)的市場占有率達(dá)到85%， 并且在產(chǎn)品上各有特色，各自的IP側(cè)重點和優(yōu)勢都有較大的差別。因此，不少一線的芯片設(shè)計廠商都有同時使用其中兩三家廠商的不同EDA IP來設(shè)計芯片。

第二梯隊：ANSYS、Silvaco、Aldec Inc、華大九天等為代表的企業(yè)。該類企業(yè)擁有特定領(lǐng)域全流程，在局部領(lǐng)域技術(shù)較為領(lǐng)先。

第三梯隊：Altium、Concept Engineering、概論電子、廣立微、思爾芯、DownStream Technologies等為代表的企業(yè)。該類企業(yè)在EDA上的布局主要以點工具為主，缺少EDA特定領(lǐng)域全流程產(chǎn)品。

EDA國產(chǎn)化任重道遠(yuǎn)

據(jù)開源證券研報，受益集成電路國產(chǎn)化政策支持，EDA國產(chǎn)化率從2018年的6.24%提升至2020年的11.48%。

據(jù)中國電子報，近期，華大九天、概倫電子兩家EDA公司登陸A股市場，并獲得首日大漲的極佳表現(xiàn)，與前段時期部分半導(dǎo)體公司上市即破發(fā)的情況形成明顯對比，顯示出資本市場對EDA行業(yè)的看好。 在人工智能、3D封裝等新技術(shù)、新應(yīng)用的加持下，EDA行業(yè)新的成長空間正在被打開。

7月29日，國產(chǎn)EDA龍頭華大九天正式登陸創(chuàng)業(yè)板，上市首日漲幅即達(dá)126%，市值一舉突破400億元，高達(dá)333倍的發(fā)行市盈率也打破了創(chuàng)業(yè)板的歷史紀(jì)錄。廣立微于8月5日登陸創(chuàng)業(yè)板，收盤較發(fā)行價大漲156%。同日，概倫電子則大漲12.86%。

EDA的股市表現(xiàn)顯現(xiàn)出逆勢向上的韌性。華西證券研報指出，EDA工具是集成電路設(shè)計、制造、封裝、測試等工作的必備工具，并且需要不斷更新。業(yè)界對我國EDA行業(yè)發(fā)展的急迫性和必要性的認(rèn)知程度顯著提高。

不過， 一個新的問題——即國內(nèi)EDA行業(yè)小而分散的問題也顯現(xiàn)出來。

此前的采訪中，國微思爾芯資深副總裁林鎧鵬就指出，當(dāng)前國內(nèi)EDA產(chǎn)業(yè)處于行業(yè)發(fā)展早期競爭階段，一些企業(yè)或許在個別點工具或者部分細(xì)分領(lǐng)域具有一定優(yōu)勢，短板卻是產(chǎn)品不夠全面，以任何一家之力都無法覆蓋整個EDA產(chǎn)業(yè)鏈。 難以提供全流程的產(chǎn)品正是國內(nèi)EDA企業(yè)的主要問題。

針對這樣的狀況，芯華章科技產(chǎn)品和業(yè)務(wù)規(guī)劃總監(jiān)楊曄認(rèn)為：“國內(nèi)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展初期更應(yīng)該注重倡導(dǎo)‘開放’，加強(qiáng)企業(yè)間的協(xié)同配合，目的是加強(qiáng)工具間的協(xié)同性，建設(shè)更完善的行業(yè)生態(tài)，提高芯片驗證效率。國內(nèi)EDA企業(yè)在初期階段不應(yīng)貪多求全，而是集中精力做自己最擅長的一部分，共同建設(shè)開放共榮的生態(tài)圈。”

編輯|王月龍 蓋源源

校對|程鵬

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